張桂昌，蘆嘉磊，王駟騏，馬一凡，牟俐蓉，劉春陽

（西安石油大學，陜西 西安 710300）

近年來，汽車產(chǎn)業(yè)的蒸蒸日上帶動了汽車附加產(chǎn)品的發(fā)展。其中車衣對于汽車的日常保護有非常重要的作用，但是，我國的車衣產(chǎn)業(yè)并不成熟，尚處在起步階段，由于大多數(shù)車衣展開和回收需要消耗車主大量的時間和精力，這導致大多數(shù)車主放棄使用車衣，從而導致汽車不得不經(jīng)受風吹日曬，給汽車造成人為、自然等多種傷害?，F(xiàn)有大多數(shù)車衣是按汽車的外形尺寸用柔韌耐磨材料制作的外罩衣，使用時需要人為將車衣套在汽車上，通過松緊帶來固定在汽車上，這需要花費車主的大量時間和精力。本文介紹的新型自動車衣是在傳統(tǒng)的車衣基礎上使用伺服電機控制，使用者只需要通過遙控器或APP 操控即可完成展開和回收，大大方便了車衣的使用。

1 總體設計

全自動車衣總體方案見圖1，包括單片機控制器、驅(qū)動器步進電機、機械機構等。裝置整體是一個長方體，內(nèi)部包括機械結構和電動機以及車衣。機械結構部分主用轉軸和齒輪傳動，動力由電動機提供；控制部分采用STC89C52 單片機作為核心控制模塊，控制各部分的正常工作。機械結構部分的設計通過Soild Works 進行設計，軟件部分在Keilu Vision 軟件開發(fā)平臺上利用匯編語言編寫而成。

圖1 全自動車衣總體結構

2 機械結構設計

裝置展開狀態(tài)如圖1 所示，該裝置主要由外殼、底座、長轉軸、第一轉臂、第一車衣、第一控制盒、第一伺服電機、第一齒輪組、短轉軸、第二轉臂、第二車衣、第二控制盒、第二伺服電機和第二齒輪組組成。具體地，在外殼內(nèi)壁上設置底座，底座上分別配置長轉軸和短轉軸，長轉軸的軸身上安裝第一轉臂，第一轉臂上設置第一車衣；短轉軸的軸身上安裝第二轉臂，第二轉臂上設置第二車衣。該裝置的第一車衣和第二車衣均通過螺絲固定于轉臂之上，可以根據(jù)汽車的大小和實際需求拆卸及更換合適的車衣。

以第一轉臂為例，第一轉臂包括第一上臂，第一上臂的一端配置于長轉軸的軸身上，另一端配置有第一舵機，第一舵機的一側配置有第一舵機臂，另一側配置有第一下臂，第一下臂與第一車衣相連接，本裝置中的第一轉臂由上臂和下臂構成，兩節(jié)轉臂通過轉動副連接使轉動更加靈活，能夠更方便的完成車衣的展開及收納。

長轉軸底部一側的底座上配置第一控制盒，第一控制盒與第一伺服電機的信號輸入端相連接，第一伺服電機的動力輸出軸與第一齒輪組相連，第一齒輪組與長轉軸的一端相連接。同樣地，短轉軸底部一側的底座上配置第二控制盒，第二控制盒與第二伺服電機的信號輸入端相連接，第二伺服電機的動力輸出軸與第二齒輪組相連，第二齒輪組與短轉軸的一端相連接。整個結構緊湊，能夠?qū)崿F(xiàn)車衣的自動展開和收回，具有可靠的工作和優(yōu)良的遮擋效果等特點。

裝置回收如圖2 所示，第一齒輪組包括第一電機齒輪和第一轉軸齒輪，其中第一電機齒輪連接在第一伺服電機的動力輸出軸上，并與第一轉軸齒輪相嚙合，第一轉軸齒輪位于長轉軸的一端；同樣地，第二齒輪組包括第二電機齒輪和第二轉軸齒輪，其中第二電機齒輪連接在第二伺服電機的動力輸出軸上，并與第二轉軸齒輪相嚙合，第二轉軸齒輪位于短轉軸的一端。

圖2 車衣的機械結構展開圖

外臂的收起和展開通過電機帶動齒輪轉動進而帶動轉臂的轉動。當使用車衣時，電動機工作帶動第一轉軸齒輪的旋轉，進而帶動第二轉軸齒輪旋轉，第二齒輪再帶動短轉軸的旋轉，進而帶動第一轉臂的向外展開，第一轉臂帶動第二轉臂展開，進而車衣展開，覆蓋整個車頂；當需要將車衣收起時，電機帶動齒輪向相反反向轉動，進而轉臂和上臂帶動車衣將其收入箱體中。步進電機通過接收控制信號進行正轉與反轉，控制車衣的打開與關閉。

所述的伺服電機由車載電池供電，伺服電機實時轉動速度、方向也在變化，所有這些任務都由單片機控制器進行。

3 控制系統(tǒng)設計

為了實現(xiàn)車衣的自動展開及回收功能，我們采用以下控制流程來達到我們的控制目的。參見圖3。

圖3 車衣裝置閉合結構圖

其中，單片機控制器我們采用STC89C52 單片機作為核心控制模塊，與天線模塊、藍牙模塊等進行連接，通過STC89C52 來實現(xiàn)對步進電機和舵機的精準控制。如圖4 所示，我們將天線接收器、單片機、驅(qū)動器放置于同一個控制盒內(nèi)，共分為兩個控制盒，以實現(xiàn)對其硬件的保護。

圖4 控制流程圖

圖5 第一控制盒

以第一控制盒為例，第一控制盒包括第一天線接收器，第一天線接收器的信號輸出端與第一單片機控制器的信號輸入端相連接，第一單片機控制器的信號輸出端與第一伺服驅(qū)動器的信號輸入端相連接，第一伺服驅(qū)動器的信號輸出端與第一伺服電機的信號輸入端相連接，第一天線接收器、第一單片機控制器、第一伺服驅(qū)動器、第一伺服電機分別與第一電源的供電端相連接，第一電源可由太陽能-蓄電池的方式供電。

車衣裝置運行過程，車主將自動展開的裝置放置于車頂，使用手機或者遙控器發(fā)出指令，天線接收器接收到指令傳給控制器，控制器對指令進行分析處理，驅(qū)動器按照指令，伺服電機接收到指令，利用傳動裝置，帶動盒內(nèi)的轉軸轉動，轉軸上外臂在電機的帶動下將車衣進行展開或者收回，實現(xiàn)對汽車的保護。控制盒可控制車衣的展開及收回，使本裝置可以被遠程控制，且可根據(jù)實際情況調(diào)整車衣的展開程度。整個過程車主只需要在手機或者遙控器上發(fā)出指令，更方便快捷。

另外設計一款簡潔實用的遙控器，它只有開和關兩個狀態(tài)按鍵。遙控器的造型需要符合產(chǎn)品系列的風格。設計時需要考慮不同用戶的使用方式和習慣，可以將其設計為車載遙控裝置或隨身攜帶的產(chǎn)品。

4 結語

根據(jù)市場需求，設計一款基于單片機的全自動防曬、防雨車衣。全自動車衣設計是一項能夠幫助車主解放雙手，實現(xiàn)汽車停放時對汽車的保護的重要研究。該車衣采用緊湊的機械結構和便捷的控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)自動展開和回收，具有很高的實用性和遮擋效果，面對迅速發(fā)展的汽車和汽配市場，研發(fā)這種自動化的車衣裝置不僅可以幫助車主解決一定的汽車保養(yǎng)停放等問題，也同時具有一定的市場價值，隨著科技的不斷發(fā)展自動車衣的應用會越來越廣泛，未來可能會成為車輛智能化的重要組成部分之一。